论载冷剂在冷冻领域的应用

摘要：概述了载冷剂在冷冻领域的应用，包括其定义、分类以及冷冻领域对载冷剂的需求和特点。详细阐述了载冷剂的选择原则与方法及其在冷冻系统中的应用方式和流程。此外，还探讨了载冷剂性能的优化措施和在冷冻领域中的创新应用，并分析了优化和创新对冷冻领域的影响与贡献。通过案例分析，评估了载冷剂在实际应用中的效果及存在的问题。最后，展望了载冷剂的发展趋势、面临的挑战以及在冷冻领域的应用前景，并提出了相应的建议。

关键词：载冷剂;冷冻领域;应用技术;优化改进

1载冷剂在冷冻领域的应用概述

1.1载冷剂的定义与分类

载冷剂对于冷冻领域至关重要，作为间接制冷系统的核心，能有效传递热量实现冷却。它们作为“第二制冷剂”，广泛应用于空调工程、工业生产和科研领域。特别在远距离冷量传输中，载冷剂先在蒸发器冷却，再冷却目标物，优势显著。

当前常用载冷剂包括冰河冷媒LM系列、中盛SH系列等，分别以其高效环保、稳定安全及天然无毒特性，满足多样冷却需求。

总之，载冷剂极大地提升了冷却效率，实现了节能减排，并适应各种冷却场所。技术进步预示未来将涌现更多新型高效载冷剂，为冷冻行业带来新发展动力。

1.2冷冻领域的需求与特点

在冷冻领域，随着产品质量标准化的推进以及温区需求的多样化，传统制冷系统面临着日益复杂的挑战。在这种背景下，载冷系统的应用逐渐显现出其独特优势。通过集中控制以实现稳定的前提，载冷系统能够满足各种温区的需求，从而简化制冷流程并提高效率。特别是在氨改项目中，载冷剂的节能与方便性得以充分体现。它能够在不停库的前提下，以最小成本进行安全改造，这不仅降低了改造风险，还大幅缩短了改造周期。因此，载冷剂在冷冻领域的应用正逐渐成为行业发展的新趋势，其节能、高效、安全的特点将为冷冻行业的可持续发展注入新的动力［1］。

2载冷剂在冷冻领域的应用技术

2.1载冷剂的选择原则与方法

冷冻领域中，载冷剂技术极为关键，关乎系统效率与稳定性。载冷剂选型需谨慎，应考虑材料兼容性（不腐蚀金属）、抗氧化性（防酸化）及不可燃性以确保安全。载冷能力方面，包括高比热、大载冷量、优异的导热与传热系数以及低黏度、良好的低温流动性均为重要选择标准，可提升效率、加快热传递、减少能耗。实践中，应依据具体温度要求调整载冷剂浓度，如在低温环境采用低冰点、高沸点载冷剂。恰当应用载冷剂，能保障冷冻系统高效、稳定、安全运行，推动行业发展。

2.2载冷剂在冷冻系统中的应用方式

在冷冻领域中，载冷剂的应用方式至关重要，它通常作为冷量或热量的载体，在冷冻系统中发挥着不可替代的作用。具体来说，载冷剂通过冷冻泵的输送，被分配到各个温区的蒸发器中。在蒸发器内，载冷剂与周围环境发生热交换，吸收环境中的热量，从而实现降温的效果。这一过程是冷冻技术中的核心环节，对于确保冷冻系统的正常运行，提升效率至关重要。

载冷剂的选择和使用，需要根据具体的冷冻系统和应用需求进行。不同的载冷剂具有不同的物理和化学性质，因此在热传导性能、稳定性、环保性等方面存在差异。在实际应用中，需要根据系统的运行温度、压力等条件，以及载冷剂与系统其他组件的相容性等因素进行综合考虑。

此外，随着科技的不断进步和新型材料的出现，载冷剂的研究和应用也在不断深入。未来，我们可以期待更加高效、环保、安全的载冷剂在冷冻领域得到广泛应用，为冷冻技术的发展注入新的活力［2］。

3载冷剂在冷冻领域的优化与改进

3.1载冷剂性能的优化措施

在冷冻领域中，载冷剂的优化与改进对提高冷冻系统的效率和性能至关重要。针对载冷剂性能的优化措施，首先要注意载冷剂原液在稀释过程中应使用软化过滤后的纯水。这样做的目的是保持载冷剂原有的化学成分不变，确保其性能稳定。同时，在配比浓度时，应尽量接近所需要温度的冰点。这样做可以减少不必要的黏度和流阻，从而提高载冷剂的传热效率。

在实际应用中，这些优化措施需要结合具体的冷冻系统和载冷剂类型进行考虑。例如，在不同的冷冻温度下，载冷剂的最佳配比浓度可能会有所不同。因此，在实际操作过程中，需要根据实际情况进行调整和优化。通过这些优化措施的实施，可以有效提升载冷剂在冷冻领域的应用效果，为冷冻系统的高效运行提供有力保障。

3.2载冷剂在冷冻领域中的创新应用

载冷剂在冷冻领域的应用已经展现出显著的创新性和实用性。这一技术的引入不仅为冷冻领域的设计与使用提供了更安全、更方便、更节能的解决方案，而且使冷冻领域在氨之后迎来了新的发展机遇。载冷剂的安全性体现在其系统输送压力相对较低，一般在0.25～0.50 MPa范围内，且无相态变化，避免了液氨或氟利昂等压力管道输送可能带来的危险和损失。同时，载冷剂的便捷性还体现在其简化了冷冻系统的设计和控制。由于无相态变化，不需要考虑复杂的回油问题，使系统更简单、控制更集中，便于物联网集控。此外，载冷剂的节能性更是其一大亮点。对于低温冷冻库和保鲜库，载冷剂不仅起到降温功能，还具有蓄冷功能。通过降低冰点，利用夜间低谷点降低库温，载冷剂可以储存大量的冷量。在平谷点或者高峰点，利用管道泵给冷库补冷，此过程中压缩机不需要工作，从而大大节省了电费，降低了开机频率。这种创新应用不仅提高了冷冻领域的能效水平，而且为冷冻行业的可持续发展提供了新的思路。

4载冷剂在冷冻领域的应用案例分析

4.1案例选择与背景介绍

本昌盛冷库位于江苏南通市崇川区，自2013年起运作，历经由氨到氟的制冷系统转换，但氟系统能效低、制冷不佳。2022年，该库转向载冷剂系统改造，目的是提升效率、降低能耗。改造聚焦于适宜载冷剂选用与系统优化，改造成果显著，新系统展示出高效制冷与节能特性，对照数据显示能耗降低、制冷性能增强。此案例不仅验证了载冷剂在冷冻领域的重要应用潜力，还为同类改造项目提供了实践指导，预示着随着技术演进和广泛应用，载冷剂将更深层次地促进冷冻行业的发展。

4.2案例分析与讨论

在本案例中，我们详细探讨了载冷剂在冷冻领域的应用，特别是在改造冷库系统过程中的关键作用。经过精确计算，确定了所需压缩机制冷量，并选择了合适的制冷机组及蒸发冷设备。在此过程中，选择换热器尤为重要，因为原系统为氨系统，铁排管蒸发器内存在大量油和水，对铜具有腐蚀性。因此，选用了316不锈钢材料的壳管式蒸发器，以确保系统的稳定性和耐久性。

通过对载冷剂在冷库原铁管蒸发器的换热量以及原供液管路的数量和管径的精确计算，得出了冷冻循环泵的扬程、流量和相对应的功率。此外，针对原铁排管单路米数较多的情况，经过计算配置了80 m2的蛇形换热器和7.5 m3的冲霜水箱，以满足两组铁管蒸发器的融霜热量需求。

在改造过程中，鉴于冷库正在使用且库温较高，原铁排管内残留液氨及冷冻油无法清洗的问题，采用了半封闭式膨胀水箱。待新系统安装完成后，通过载冷剂将原系统内的液氨及冷冻油带出至膨胀水箱，再通过吸油器在膨胀水箱吸出原系统残留物。部分沉淀物也可通过循环泵前过滤桶进行清洗。

经过约100天的紧张施工，改造系统顺利完工。系统运行一周后，清理工作全部完成，库温成功降至-22 ℃以下。从近期回访情况看，系统运行费用已基本恢复到0.2元/m2的范围内，得到了甲方的高度认可。值得一提的是，此次改造还实现了冷库的全自动物联网控制，为客户节省了两个专业开机的费用，同时制冷设备运行一年无售后问题，为客户大大节省了运行成本［3］。

5载冷剂在冷冻领域的应用前景展望

5.1载冷剂的发展趋势与挑战

载冷剂在冷冻领域的应用前景广阔，同时也面临着一些挑战。目前，载冷剂已经在恒温净化车间、保鲜库、冷冻库以及氨库改造等多个领域得到了广泛应用，并且取得了令人满意的效果。特别是在冰蓄冷中央空调中的应用，多次证明了载冷剂的有效性和可靠性。然而，我们也必须正视载冷剂在深低温领域或速冻间应用中所遇到的限制。为了克服这些挑战，未来的研究应更加深入地探索载冷剂的性能优化和创新应用，例如，可以通过改进载冷剂的配方或研发新型载冷剂，以提高其在深低温环境下的稳定性和效率。同时，也需要加强载冷剂与其他冷冻技术的结合，以形成更为完善的冷冻系统解决方案。通过这些努力，我们有信心推动载冷剂在冷冻领域的应用，为冷冻行业的进步作出更大的贡献。

5.2载冷剂在冷冻领域的应用前景

在当前冷冻领域的实践中，载冷剂的应用前景正逐渐显现。随着社会对食品安全与药品质量的重视度加深，尤其是在电商、生鲜配送等新兴产业的蓬勃发展下，载冷剂的市场需求呈现出快速增长的态势。国家层面也对载冷剂的应用给予了关注与支持，如《国务院安委会关于深入开展涉氨制冷企业液氨使用专项治理的通知》中明确指出，在人员密集的生产场所，应避免使用氨直接蒸发制冷系统，而转向载冷剂间接制冷系统。同时，国家应急管理部也在相关技术指导书中强调，要避免因简单替换为氟利昂制冷剂所带来的新环境问题。因此，载冷剂制冷技术不仅符合国家政策导向，而且能够有效解决氨的安全问题，并避免氟利昂可能引发的新的环境挑战。正是基于这些优势，载冷剂制冷技术正逐渐被冷冻领域的企业所认可和采用，展现出广阔的应用前景。

参考文献：

［1］徐霞，徐梦意，虞舟，等.载冷剂的流动特性及在水产品贮运保鲜中的应用研究进展［J］.食品与机械，2023，39（9）：201208，233.

［2］焦峰，李晓凤，马臻，等.相变蓄冷材料研究进展和应用综述［J］.冷藏技术，2023，46（2）：7179.

［3］王树信，王玉国，彭佳杰，等.船舶制冷剂应用现状与发展趋势［J］.船舶，2021，32（4）：5562.

作者简介：程利威，男，江苏太仓人，本科，研究方向：制冷与低温工程。